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AM真菌与生物炭对连作梨园化感作用的效应研究

陈艳芳  
【摘要】:在生产中,连作障碍一直是困扰农业高效生产的一个难题,在很多蔬菜、果树等园艺植物上都有发生。梨是我国重要的经济果树,重庆地区近年大规模引进了一批优质极早熟和早熟梨品种,由于地域气候条件和耕地面积等限制,需要重复利用老梨园和苗圃地,导致连作障碍问题日渐严重。一些传统著名产区在品种结构调整和产业提升中也面临着巨大挑战,原有的技术、市场及品牌等不能传承下去,严重制约了梨产业的健康可持续发展。已有不少研究证实化感作用是草莓、苹果、梨、桃等果树连作障碍发生的重要因素之一。因此,对连作梨园中的化感作用进行研究可以揭开梨园连作障碍的发生机理,寻找有效的化感调控措施,达到克服连作障碍的目的。许多研究发现AM真菌和生物炭在化感调控方面都存在巨大潜力,而两者联合使用的相关研究还未见报道,并且AM真菌对梨化感作用的效应研究也较少,其化感调控作用的机理尚不完善。本研究比较相同管理条件下连作梨园(老梨园15年树龄重茬再植)与新建梨园同期再植的两年生黄冠/川梨幼树生长情况,探讨化感自毒作用与梨园连作障碍的关系;收集连作梨园根际土壤并制成浸提液,以川梨、杜梨种子为试材,采用滤纸培养皿法进行生物测定试验,验证和评价浸提液的化感自毒作用;利用GC-MS气质联用仪对连作梨园根际土壤中成分进行分析,探讨其主要化感成分类别及种类;以一年生黄冠/川梨苗为材料,研究梨苗自然生长状态下的化感自毒作用表现和AM真菌、生物炭两者的化感调控效应。本研究主要结论如下:1.与新建梨园相比,连作梨园再植两年生黄冠/川梨幼树整体矮小、茎干细弱,新梢生长弱、叶片数显著减少,连作障碍表现严重;进一步研究表明化感自毒作用与梨园连作障碍密切相关。2.三种浓度连作梨园根际土壤浸提液均不同程度地抑制了川梨、杜梨种子萌发与胚轴、胚根的生长。化感作用评价结果表明川梨种子的综合化感敏感程度高于杜梨种子。3.利用GC-MS气质联用仪从连作梨园根际土壤乙酸乙酯浸提液中共分离检测出烷烃类、酯类、醇类、胺类、萜类、苯类、酚类、酮类及芳香烃类9大类77种化学组分,它们大都属于化感物质类别。最主要是烷烃类,占总成分的38.49%,其次是酯类,醇类等,与前人研究结果基本一致。试验表明连作梨园根际土壤中主要存在的化感物质有四十烷等大部分烷烃及4-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯酚、邻苯二甲酸二异辛酯、十六烷酸丁酯、十八烷酸丁酯、6,10,14-三甲基-2-十五烷酮等物质,有些已被证实有活性并与植物连作障碍的发生有关。4.盆栽试验发现连作梨园根际土壤浸提液对梨苗生长存在显著抑制作用,随浓度的升高,抑制作用越强,证实了化感自毒作用是导致梨园连作障碍的重要因素。浸提液可通过抑制梨苗根系发育,降低叶片光合作用和抗氧化系统酶活性,使MDA积累增多,细胞膜脂质过氧化严重,通过改变可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸含量,打破了细胞渗透平衡以及降低土壤有效养分和土壤酶活性等方面阻碍梨苗正常生长发育过程。5.接种AM真菌促进了化感胁迫下梨苗的生长,直接或间接地提高梨苗的抗逆性,添加生物炭改善了化感胁迫下梨苗根际土壤环境,间接改善梨苗生长,提高其抗逆性,一定程度上缓解了化感胁迫危害。与对照CK相比,接种AM真菌显著提高了梨苗的株高、茎粗、叶面积、根冠比及一级新根数、最长侧根长、根系活力;增加了叶片叶绿素含量,改善光合特性;增强叶片保护酶活性,降低MDA和脯氨酸含量,使可溶性糖和蛋白含量增加,防止细胞膜脂质过氧化并有效维持细胞内外渗透平衡;使土壤酶活性有所提高,整体上增强了植株的抗逆性。添加生物炭则显著降低了梨苗根际土壤容重、调节土壤pH,增加土壤有机质及有效N、P、K含量,土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、中性磷酸酶、蛋白酶和脲酶活性也显著增强,进而保证土壤养分正常供应,一定程度上间接改善了梨苗的生长状况,提高其抗逆性。6.连作梨园根际土壤浸提液对AM真菌的侵染表现出低促高抑效应。生物炭对AM真菌的繁殖和活动存在增益作用,显著提高了梨苗根系菌根侵染率,菌根依赖性也增强。不同浓度下,与单接种AM真菌相比,菌根侵染率分别提高了24.22%、11.64%、14.31%、5.35%,即使在浓度为1g·m L-1时,仍促进了AM真菌的侵染。试验结果表明两者联合使用时对化感自毒作用有显著的协同调控效应。


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